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Efficient Multi-Robot Path Planning for Autonomous Weed Control on Complex Field Configurations

 
: Dunkelberg, Nils
: Keppler, Felix; Janschek, Klaus

Dresden, 2021, 87 S.
Dresden, Univ., Dipl.-Arb., 2021
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IVI ()
Feldroboter; Beikrautregulierung; Pfadplanungsalgorithmus; Pfadplanung

Abstract
In dieser Arbeit wird ein globaler Pfadplaner für die automatisierte, mechanische Beikrautregulierung auf komplexen Feldgeometrien mit Hilfe elektrifizierter Feldroboter entwickelt. Als Eingangsdaten dienen unter anderem die Konturen des Feldes und statischer Hindernisse sowie aufgezeichnete Fahrspuren einer Sämaschine. Zunächst werden benachbarte Säreihen durch Nearest-Neighbor-Klassifikation ermittelt, zu Subfeldern gruppiert und anhand der Arbeitsbreite des Feldroboters zu einzelnen Pfadsegmenten zusammengefasst. Durch Extrapolation dieser Pfadsegmente wird ein kollisionsfreies Wegenetz konstruiert, das alle Subfelder untereinander verbindet und eine effiziente Navigation auf komplexen Feldern ermöglicht. Entsprechend vorausgegangener Arbeiten wird die Bearbeitungsreihenfolge der Subfelder unter Verwendung eines genetischen Algorithmus optimiert und demzufolge ein globaler Pfad konstruiert, der auf eine variable Zahl parallel arbeitender Feldroboter aufgeteilt wird. Optional werden Fahrten zu mobilen Ladestationen eingeplant. Die Transferstrecken entlang des Wegenetzes werden mit Dubins-Pfaden geglättet um den kinematischen Zwangsbedingungen der Fahrzeuge zu genügen. Die Leistungsfähigkeit des Algorithmus wird erfolgreich anhand realer Testfelddaten validiert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-634254.html